德國(guó)弗勞恩霍夫集成電路研究所（IIS）開(kāi)發(fā)出名為MicroBias的新型傳感器芯片，將微型永磁體直接集成于硅基襯底中。該設(shè)計(jì)較傳統(tǒng)分體式傳感器與磁體布局，Zui高可節(jié)省99%的稀土材料，并顯著縮小整體體積。

MicroBias的核心工藝基于弗勞恩霍夫硅技術(shù)研究所（ISIT）開(kāi)發(fā)的PowderMEMS技術(shù)。制造時(shí)不在芯片表面粘貼成品磁體，而是在硅襯底上蝕刻微小凹槽并填入釹鐵硼（NdFeB）等磁性粉末。隨后通過(guò)原子層沉積技術(shù)在低溫下使氣態(tài)前驅(qū)體在顆粒間隙形成陶瓷結(jié)合層，將松散粉末固化為機(jī)械穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。該低溫工藝避免了高溫?zé)Y(jié)，可直接兼容已搭載敏感電子元件的晶圓。

磁體與霍爾傳感元件在晶圓制造階段即完成對(duì)準(zhǔn)，定位精度達(dá)亞微米級(jí)。傳統(tǒng)背偏置系統(tǒng)單個(gè)磁體體積約30立方毫米，而集成后的微磁體體積僅為其極小一部分。即使多枚微磁體協(xié)同工作，總磁體體積仍保持極低水平。位置精度的提升減少了后續(xù)組裝工序，并為緊湊空間內(nèi)的測(cè)量提供了更穩(wěn)定的磁場(chǎng)基準(zhǔn)。

該系統(tǒng)利用霍爾效應(yīng)檢測(cè)磁場(chǎng)變化以計(jì)算位移或狀態(tài)，適用于機(jī)器人關(guān)節(jié)角度監(jiān)測(cè)、機(jī)械臂夾爪閉合檢測(cè)及開(kāi)關(guān)狀態(tài)反饋。由于采用非接觸式磁測(cè)原理，可在旋轉(zhuǎn)部件、封閉外殼或視線受阻的狹小空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)可靠測(cè)量。磁場(chǎng)幾何形態(tài)可根據(jù)具體機(jī)械結(jié)構(gòu)定制，無(wú)需依賴標(biāo)準(zhǔn)磁體進(jìn)行后期適配。

目前PowderMEMS工藝已接入大尺寸硅晶圓生產(chǎn)線，可支持原型驗(yàn)證與小批量試產(chǎn)，大規(guī)模量產(chǎn)計(jì)劃通過(guò)技術(shù)授權(quán)方式交由工業(yè)合作伙伴推進(jìn)。弗勞恩霍夫IIS未公開(kāi)良率、單片成本及已獲訂單數(shù)據(jù)。官方強(qiáng)調(diào)，99%的材料節(jié)省為對(duì)比同類性能常規(guī)方案的理論Zui大值，實(shí)際收益取決于具體應(yīng)用中的磁體幾何設(shè)計(jì)與場(chǎng)分布需求，不會(huì)自動(dòng)等同于整機(jī)體積的同比例縮減。

該技術(shù)將于慕尼黑電子展（electronica）展出，供傳感器制造商與設(shè)備廠商評(píng)估合作。當(dāng)前版本專為霍爾傳感器優(yōu)化，未來(lái)可通過(guò)重新匹配磁場(chǎng)、傳感單元與信號(hào)處理電路，拓展至AMR、GMR或TMR等磁阻測(cè)量原理。從實(shí)驗(yàn)室演示走向特定機(jī)器人關(guān)節(jié)的量產(chǎn)部件，仍需驗(yàn)證微磁體結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有機(jī)電系統(tǒng)的集成兼容性。

資料來(lái)源：Forschung und Wissen；原文發(fā)布日期：2026-11-01。本文為資料編譯。